高速磁浮列车作为一种新型交通工具,运行时的噪声以气动噪声为主,但目前对其气动噪声的研究极少。为了探明其发声机理和辐射特征,以TR08的1︰8缩尺3车编组模型为研究对象,采用大涡模拟(LES)及Kirchhoff-Ffowcs Williams and Hawkings(K-FWH)方程,获取高速磁浮列车气动激扰特性,精细化仿真研究磁浮列车不同速度级下的气动噪声源频谱和空间分布特征,并基于此构建可穿透积分面,对磁浮列车四极子噪声源贡献开展研究。研究结果表明在400,500和600 km/h 3个速度级下磁浮列车远场最大辐射气动噪声声压级分别为88.7,94.2和98.1 dBA;列车辐射噪声频谱呈现宽峰特征,宽峰在400~700 Hz区间,且随着磁浮列车运行速度的增加缓慢向高频迁移;列车尾车流线型区域及尾流区是最主要的噪声源区,尾车流线型区域仍然以偶极子噪声为主,尾流区则以四极子噪声为主;尾流区的四极子声源辐射...

基于大涡模拟(LES)及Kirchhoff-Ffowcs Williams-Hawkings(K-FWH)方程,对400 km/h速度级下高速磁浮列车与高速列车气动/声学特性进行对比研究,获取高速磁浮列车气动激扰发声关键特征;通过分区合理构建扰动源积分面,对600 km/h高速磁浮列车辐射气动噪声进行数值模拟研究。研究结果表明高速列车车体不平整,几何诱导发声为主要发声机制;而高速磁浮列车车身平顺,尾车流线型区域附面层分离引起的空间扰动是主要发声源;当磁浮列车以600 km/h运行时,气动激扰发声的能量主要由尾车流线型区域偶极子声源及尾流区域四极子声源组成;尾流区四极子声源的平均辐射贡献超过偶极子声源的平均辐射贡献,达到60.9%。

针对高速列车车身风阻制动板的气动外形设计问题,设计3种几何外形(矩形、贝壳形和翅形)、2种装设角度(75°和90°)共6种组合方式的风阻制动板设计方案。采用基于SST k-ω湍流模型的RANS方法研究高速列车车身风阻制动板对整车气动增阻性能的影响。为简化风阻制动气动仿真计算,建立基于6种组合方式的风阻制动板-车顶模型,通过对比分析模型数值仿真结果,明确风阻制动板气动增阻机理、风阻制动板气动外形与布局角度对车顶模型的气动增阻效应的影响,初步确定风阻制动板装车设计方案,并对风阻制动板方案进行计算验证,通过比对装板前后列车风阻制动力气动特性和列车-风阻制动板周围流场结构,明确风阻制动板对列车整车增阻特性的影响,最终确定较优的风阻制动板设计方案的实际增阻效应。研究结果表明当风阻制动板位于车顶、与水平面成75°夹角...

随着地铁列车速度提升至160 km/h,隧道环境下地铁列车表面气动激励显著增强。应用大涡模拟对隧道内160 km/h地铁列车脉动流场结构和表面气动噪声源进行数值仿真,定量评估全封闭设备舱设计对地铁列车气动声学性能的优化效果。结果表明全封闭设备舱设计能够疏导车底气流,使车底气流更多集中在转向架舱两侧溢出,同时引起车下主要涡结构尺度增大。对应的,列车整车车体气动噪声源能量减小约2.9%;其中头车、中车1分别增大5.7%和9.4%,中车2和尾车分别减小4.2%和13.8%,各节车体声源能量分布更加均匀;列车高频声源能量减小,整车800 hz峰值频谱能量减小约4.0%。研究成果将为160 km/h地铁列车气动降噪设计提供参考。